微型计算机存储系统.ppt

第六章 微型计算机存储系统,6.3 微机的存储器,6.1 微机存储系统概述,微机存储系统的分类：,6.1,存储系统的层次 ：,容量,速度,价格,材料,6.1,缓存主存辅存的层次关系：,6.1,一、半导体存储器结构与技术指标,存储芯片的基本结构：,6.1,存储器与CPU的连接：,6.1,存储单元的寻址：,大端方式、小端方式,最高有效位字节 最低有效位字节,(b)大端方式 最高有效位字节 最低有效位字节,小端方式,X86系列的PC机采用小端方式,字地址是低地址字节的地址,6.1,主存的技术指标： 存储容量、存储速度和存储器带宽,存储容量是指主存存放二进制代码的总位数（bits）， 一般用字节数（Bytes）表示，还有KB、MB、GB等单位；,存储速度由存取时间和存取周期表示：,存取时间是指启动一次存储器读或写到完成所需的时间,存取周期则是指存储器连续进行两次独立存储器操作所需最小的时间间隔，存取周期大于存取时间 。,存储器带宽是单位时间内存储器存取的信息量 ， 如320M位/秒,6.1,二、半导体存储器的类型,1. 静态随机存取存储器（SRAM）,2. 动态随机存取存储器（DRAM）,3. 只读存储器（MROM）,4. 可编程的只读存储器（PROM）,5. 可擦除的PROM（EPROM）,6. 电可擦除的PROM（EEPROM）,7. 闪存（FLASH）,6.2 存储器扩展与CPU的连接,一、存储器扩展设计,6.2,位扩展,6.2,字扩展,6.2,位、字扩展：,6.2,二、存储器与CPU连接,合理选择芯片：,位、字扩展,芯片类型,数据线的连接：,地址线的连接：,控制线的连接：,位扩展,字扩展,地址译码,片选,读/写,控制访问,CPU的信号资源：,6.2,例6-1,设CPU共有16根地址线，8根数据线，并用,作访存控制信号，用,现有下列存储芯片： RAM：1K8位、2K4位、4K8位 ROM：2K8位、4K8位，以及74138译码器和各种门电路（自定），画出CPU与存储器连接图。要求： （1）最大4K地址空间为系统程序区，与其相邻2K地址空间为用户程序区。 （2）合理选用上述存储芯片，说明各选几片？写出每片存储芯片的地址范围。 （3）详细画出存储芯片的片选逻辑。,作读写控制信号，,6.2,允许输出,允许写,6.2,地址空间分析：,ROM的4K空间对应的地址： A15 A11 A7 A0 1111 1111 1111 1111 1111 0000 0000 0000,RAM的2K空间对应的地址： A15 A11 A7 A0 1110 1111 1111 1111 1110 1000 0000 0000,6.2,选择ROM芯片为2K8位的两片，RAM芯片为2K4位的两片 ROM芯片1地址： 1111 1111 1111 1111 1111 1000 0000 0000 ROM芯片2地址： 1111 0111 1111 1111 1111 0000 0000 0000 RAM芯片1、2地址：（位扩展） 1110 1111 1111 1111 1110 1000 0000 0000,6.2,CPU与存储器连接图：,例6-2,设CPU共有16条地址线，8条数据线，并用,作为访存控制信号，,作为读/写命令信号。,现有这些存储芯片：ROM（2KX8位，4KX4位，8KX8位），RAM(1KX4位，2KX8位，4KX8位)以及74LS138译码器和其他门电路（自选）。 （1）最小4K地址为系统程序区，409616383地址范围为用户程序区。 （2）指出选用的存储器芯片类型和数量。 （3）详细画出片选逻辑和CPU与存储器系统连接图。,6.2,分析：,系统程序区在最小4K地址，可用ROM存放，选择字扩展和位扩展都是2个芯片，这里我们用位扩展方式，选择2片4KX4的ROM芯片。,其地址空间为：,A15 A11 A7 A0 0000 0000 0000 0000 0000 1111 1111 1111,6.2,用户程序区用RAM，地址范围为409616383，即紧邻ROM地址的12K地址空间，选择3片4KX8的RAM，每片地址范围如下：,A15 A11 A7 A0 0001 0000 0000 0000 0001 1111 1111 1111 0010 0000 0000 0000 0010 1111 1111 1111 0011 0000 0000 0000 0011 1111 1111 1111,6.2,综合分析ROM 和RAM的每组芯片空间： 其片内空间都是4K，用低12位地址A11-A0作为片内寻址；每个芯片的A14-A12分别为：000、001、010、011，采用138译码器译码的输入，译码输出的Y0#、Y1#、Y2#、Y3#作为4组芯片的片选信号，A15和 MREQ#作为138译码器的使能控制信号，连接相应的 R/W#到芯片 。,6.2,CPU与存储器连接图:,6.3 微机的存储器,8086/8088的内存采用20位地址寻址， 寻址空间可达1MB。,后来推出的80286、386、486和Pentium系列机的内存逐渐扩大，从16MB到4GB和64GB，为了保持向上兼容，内存配置和结构形成了一定的规则。,6.3,80486的内存配置：,6.3,8086的20条地址线访问范围为1MB空间，是用户编程常访问的区域，DOS编程管理局限在640KB内存空间；对于1MB以上的存储器是扩展内存区域，用符合扩展内存管理规范的程序使用这些区域，Windows突破DOS的主存局限，实施对用户透明的内存管理，采用虚拟内存策略，用户编程和程序运行不受物理内存的限制。,对于16位数据总线的CPU，要求能够对任何16位和8位存储单元访问。,6.3,8086系统16位存储器的存储分体连接 ：,6.3,A0和BHE#的不同组合对存储体的选择,6.3,例6-3,设CPU共有20条地址线，16条数据线，并用,作为访存控制信号，,作为读/写命令信号。,现有存储芯片：ROM（64KX8位，32KX8位，32KX16位），RAM(64KX8位，32KX8位，32KX16位)以及74LS138译码器和其他门电路（自选）。请回答： （1）CPU按字节和字访问存储器的地址范围各是多少？ （2）CPU按字节访问时，分偶体和奇体，且最大64KB为系统程序区，与其相邻的64KB为用户程序区。请写出每个存储芯片的二进制地址。 （3）详细画出片选逻辑和CPU与上述地址范围存储器系统的连接图。,CPU通过A0和,控制按字节或字访存。,6.3,解答：,（1）20位地址线，按字节寻址的地址范围是01MB，按字访问的范围是0512KB。 （2）为满足按字和按字节两种访问方式，选用8位的芯片，又有区分偶体和奇体的需要。所以选择2片32KX8位的芯片分别构成系统程序区和用户程序区。它们对应的地址如下： A19 A15 A11 A7 A0 1111 1111 1111 1111 1111 ；64KX8位的ROM区 1111 0000 0000 0000 0000 ；2片32KX8位分别提供偶体 ；和奇体 A19 A15 A11 A7 A0 1110 1111 1111 1111 1111 ；64KX8位的RAM区 1110 0000 0000 0000 0000 ；2片32KX8位分别提供偶体 ；和奇体,6.3,（3）片选逻辑是设计的重点和难点。,每个存储体的访问选择靠A16、,作为138译码器的输入，组合输出信号形成各个芯片的片选逻辑。,和A0，,A16区分ROM、RAM;,BHE#和A0的组合控制偶体、奇体 的访问;,详见教材P120的表6-3,6.3,CPU与存储器芯片的连接图,习 题 六,1. 某微机的寻址范围为64KB，接有8片8KB的存储芯片，存储芯片的片选信号为CS(低电平有效)，试回答下列问题。 （1）画出选片译码逻辑电路（可选用74LS138译码器）。 （2）写出每片RAM的地址范围。 （3）如果运行时发现不论往哪片RAM存放8K数据，以4000H为起始地址的存储芯片都有与之相